Análisis numérico del comportamiento a tracción y compresión de estructuras biomiméticas

Castellanos Hernández, Fredy Hernando; Orellano Ortiz, Iván René

Análisis numérico del comportamiento a tracción y compresión de estructuras biomiméticas

dc.contributor.advisor	Begambre Carrillo, Óscar Javier
dc.contributor.advisor	Gómez Rodríguez, Diana Marcela
dc.contributor.advisor	Jaramillo Sánchez, Daniel Camilo
dc.contributor.author	Castellanos Hernández, Fredy Hernando
dc.contributor.author	Orellano Ortiz, Iván René
dc.contributor.evaluator	Zapata Orduz, Luis Eduardo
dc.contributor.evaluator	Benjumea Royero, José Miguel
dc.date.accessioned	2022-04-07T13:32:21Z
dc.date.available	2022-04-07T13:32:21Z
dc.date.created	2022-03-31
dc.date.issued	2022-03-31
dc.description.abstract	Dado que el diseño bio-inspirado ha brindado soluciones óptimas en diferentes campos del conocimiento, y actualmente, el desarrollo de nuevas tecnologías computacionales provee algoritmos factibles para descifrar los conocimientos acumulados durante miles de millones de años en la naturaleza, los cuales también podrían dar solución a problemas estructurales en el campo de aplicación de la ingeniería civil. Este estudio integró el modelado tridimensional, la predicción por redes neuronales de aprendizaje profundo y la simulación por el método de elementos finitos mediante el software Ansys, para analizar y comparar el comportamiento a tracción y compresión de las estructuras biomiméticas: giroide, helicoidal y trabecular. De igual forma mediante análisis de sensibilidad se observó e identificó el comportamiento específico de cada geometría bio-inspirada y se determinó la relación y tendencia del volumen neto de material y la deformación, ante la variación de los parámetros geométricos propios, para un intervalo específico del espacio de diseño limitado a una probeta definida según la norma ASTM E9-09 con una altura de 14 cm. Los resultados muestran la comparación entre las curvas esfuerzo-deformación de cada estructura frente a las otras dos, en las cuales se analizaron las características de: rigidez, absorción de energía de deformación (tenacidad) y relación rigidez/volumen traducida como optimización de material.
dc.description.abstractenglish	Since bio-inspired design has provided optimal solutions in different fields of knowledge, and currently, the development of new computational technologies provides feasible algorithms to decipher the knowledge accumulated over billions of years in nature, which could also provide solutions to structural problems in the field of civil engineering application. This study integrated three-dimensional modeling, prediction by deep learning neural networks and simulation by the finite element method using Ansys software, to analyze and compare the tensile and compressive behavior of biomimetic structures: gyroid, helical and trabecular. Likewise, by means of sensitivity analysis, the specific behavior of each bio-inspired geometry was observed and identified, and the relationship and tendency of the net volume of material and deformation was determined, in response to the variation of the geometric parameters, for a specific interval of the design space, limited to a specimen defined according to the ASTM E9-09 standard with a height of 14 cm. The results show the comparison between the stress-strain curves of each structure with respect to the other two, in which the following characteristics were analyzed: stiffness, strain energy absorption (toughness) and stiffness/volume ratio translated as material optimization.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Civil
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9758
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Civil
dc.publisher.school	Escuela de Ingenieria Civil
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Biomímesis
dc.subject	Construcción bio-inspirada
dc.subject	Giroide
dc.subject	Trabecular
dc.subject	Helicoidal
dc.subject	Modelado 3D
dc.subject	Redes Neuronales
dc.subject.keyword	Biomimicry
dc.subject.keyword	Bio-inspired construction
dc.subject.keyword	Gyroid
dc.subject.keyword	Trabecular
dc.subject.keyword	Helical
dc.subject.keyword	3D Modeling
dc.subject.keyword	Neural Networks
dc.title	Análisis numérico del comportamiento a tracción y compresión de estructuras biomiméticas
dc.title.english	Numerical Analysis of Tensile and Compressive Behavior of Biomimetic Structures
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
dspace.entity.type